Fala akustyczna

Falą akustyczną nazywamy podłużną falę zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka, mogącą rozchodzić się w ciałach stałych, ciekłych i gazowych. Fale dźwiękowe obejmują pasmo częstotliwości od 16 do 20 tyś Hz ( słyszalne dla człowieka ). Fale o częstotliwościach drgań niższych niż 16 Hz nazywamy infradźwiękami, natomiast fale o częstotliwości drgań wyższych niż 20 tyś Hz nazywane są ultra dźwiękami.

Subiektywne cechy dźwięku

• wysokość - zależy od częstotliwości drgań źródła ( dźwięki o wyższej częstotliwości słyszalne są jako wyższe )

• barwa ( brzmienie ) - cecha charakterystyczna danego źródła dźwięku, pozwalająca określić, co wydaje dźwięk

• głośność ( siła brzmienia ) - wrażenie słuchowe uzależnione również od częstotliwości dźwięku ( głośność jest wyrażana w fonach )

Obiektywne wielkości charakteryzujące dźwięk

• prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej - zależy od właściwości fizycznych ośrodka. W powietrzu w warunkach normalnych dźwięk rozchodzi się z prędkością 330 m/s. W próżni dźwięk się nie rozchodzi - brak ośrodka

• długość fali dźwiękowej - w powietrzu długość fali dźwiękowej wynosi od 1,7 cm do 21 m

• ciśnienie akustyczne - dodatkowe ciśnienie ponad ciśnienie równowagi ośrodka wywołane rozchodzeniem się fali dźwiękowej

L = 20log *( P/P0 )

• częstotliwość - liczba okresów drgań przypadająca na 1 s - im wyższa jest częstotliwość tym dźwięk jest wyższy

• natężenie - stosunek energii przechodzącej w jednostce czasu, czyli mocy akustycznej do pola powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku rozchodzenia się dźwięku

• ton - nazywamy dźwięk wytwarzany przez źródło drgające ruchem harmonicznym

• echo - nazywamy falę dźwiękową odbitą od przeszkody

• dudnienie - zjawisko okresowej zmiany amplitudy w wyniku nakładania się fal o mało różniących się częstotliwościach

• rezonans - polega na pobudzaniu do drgań drugiego ciała o tej samej częstotliwości drgań własnych

Zjawisko Dopplera

Zjawiskiem Dopplera nazywamy zjawisko względnej zmiany częstotliwości fal, która jest obserwowana podczas ruchu źródła fal lub odbiornika względem ośrodka.

Pomiędzy częstotliwością dźwięku odbieraną przez odbiornik f, a częstotliwością emitowaną przez źródło f₀ istnieje zależność :

1. w przypadku gdy źródło dźwięku zbliża się z prędkością v_z do nieruchomego odbiornika

2. 
   w przypadku gdy źródło dźwięku oddala się z prędkością v_z do nieruchomego odbiornika

3. 
   w przypadku gdy odbiornik zbliża się z prędkością v₀ do nieruchomego źródła

4. w przypadku gdy odbiornik oddala się z prędkością v₀ do nieruchomego źródła

v - prędkość rozchodzenia się dźwięku w danym ośrodku

v₀ - prędkość z jaką porusza się odbiornik względem ośrodka przenoszącego falę

v_z - prędkość z jaką porusza się źródło względem tego ośrodka

f - dźwięk odbierany przez odbiornik

f₀ - częstotliwość emitowana przez źródło

Prędkość dźwięku

• w ciałach stałych V_stali = 5000 m/s

• w cieczach V_wody = 1445 m/s

• w gazach V_pow = 330 m/s

Zjawiska akustyczne dzielimy na :

• tony - proste drgania akustyczne którego wykresem jest sinusoida

• dźwięk - zjawisko złożone, otrzymujemy go w wyniku nakładania się tonów

• szum - zjawisko akustyczne nie wykazujące stałego okresu drgań

• huk - krótkotrwałe i silne wrażenie akustyczne nie mające stałej częstotliwości

amplituda natężenia

częstotliwość wysokość

kształt drgań brzmienie

Zasada Huygensa

Każdy punkt ośrodka po dojściu do niego zaburzenia staje się źródłem nowej fali cząstkowej ( kulistej w przestrzeni, kolistej na powierzchni ). Powierzchnia styczna do wszystkich fal cząstkowych stanowi powierzchnię falową fali wypadkowej.

Wewnątrz piszczałek powstają fale stojące i przy ustniku tworzy się zawsze strzałka. W piszczałce otwartej na końcu mamy strzałkę, w piszczałce zamkniętej na końcu mamy węzeł

UCHO, narząd przedsionkowo-ślimakowy, narząd zmysłu słuchu i równowagi kręgowców; u ssaków składa się z 3 części: ucho zewnętrzne -małżowina uszna i przewód słuchowy zewnętrzny; ucho środkowe -jama bębenkowa (z kosteczkami słuchowymi) i trąbka słuchowa; ucho wewnętrzne -błędnik, zawierający receptory zmysłu słuchu (narząd Cortiego) i równowagi.

NARZĄDY MOWY, językozn. zespół narządów uczestniczących w wytwarzaniu dźwięków mowy: aparat oddechowy (płuca z tchawicą), aparat fonacyjny (krtań) oraz aparat artykulacji (wargi, dziąsła, podniebienie twarde i miękkie, języczek).

KRTAŃ, odcinek dróg oddechowych między gardłem i tchawicą; ma chrzęstny szkielet; u ssaków między 2 chrząstkami nalewkowatymi krtani i chrząstką tarczowatą są rozpięte struny głosowe.

Interferencją nazywamy nakładanie się fal przy czym wychylenie się fali wypadkowej jest algebraiczną sumą wychyleń fal składowych ( zasada super pozycji ). W wyniku interferencji fale mogą się wzmacniać ( jeżeli ich fazy są zgodne ) lub wygaszać ( jeżeli ich fazy są przeciwne ). Max wzmocnienie ( max interferencyjne ) dwóch fal spójnych jest obserwowane w punktach w których różnica dróg ( różnica odległości punku od obu źródeł nakładających się fal ) równa jest całkowitej wielokrotności długości fali.

r₁ - r₂ = n lamda

Max wygaszenie ( czyli minimum interferencyjne ) dwóch fal jest obserwowane w punktach, w których różnica dróg jest równa nieparzystej wielokrotności połówki długości fali

r₁ - r₂ = ( 2n + 1 ) lamda / 2

r₁, r₂ - odległości punku od źródła pierwszego i drugiego

lamda - długość fali

n - liczba całkowita

---